## Persentase perbandingan bahan bakar campuran cangkang dan fiber kelapa sawit terhadap unjuk kerja boiler di PKS PTPN V sei galuh

## Sri Andriansyah, Rafil Arizona
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau Jalan Kaharuddin Nasution No.113, Mapoyan, Pekanbaru, Riau 28284 Email korespondensi: sriandriansyah@student.uir.ac.id

## Abstrak
Kajian ini membahas mengenai persentase perbandingan campuran bahan bakar fiber dan cangkang sawit dengan  memiliki  beberapa  persentase  yang  berbeda-beda,  sehingga  didapatlah  hasil  persentase  bahan  bakar pada unjuk kerja boiler yang paling baik. Dalam hal ini, nilai kalori bahan bakar sangat berperan penting dalam menentukan  efisiensi  boiler,  di  mana  semakin  tinggi  nilai  kalori,  maka  semakin  sedikit  bahan  bakar  yang digunakan.  Hal  tersebut  sangat  berpengaruh  terhadap  unjuk  kerja  boiler,  serta  lebih  ekonomis  dalam penghematan bahan bakar. Pengambilan data boiler di PKS PTPN V Sei Galuh, berupa komposisi bahan bakar serta  parameter  satuan  boiler  didapat  menggunakan  software  water  dan  steam  properties  yang  selanjutnya dilakukan pengambilan data dalam mencari persentase bahan bakar boiler yang paling baik. Berdasarkan hasil kajian yang telah dilakukan, maka didapatkan hasil yang paling baik pada persentase bahan bakar fiber 75% dan cangkang sawit 25% dengan effisensi 86%, konsumsi bahan bakar sebesar 759 kg/jam, kapasitas boiler sebesar 40.091,8  kg/jam,  konsumsi  udara  pembakaran  sebesar  8.500,401  kg.udara/kg.bahan  bakar,  dan  panas  yang dihasilkan  sebesar  23.213.235,24  kkal/jam  atau  23,21×10 6 .  Dengan  hasil  kajian  ini,  maka  boiler  dapat menghasilkan energi listrik sebesar ± 1 Megawatt dengan kebutuhan listrik untuk menjalankan seluruh kinerja mesin selama satu hari sebesar ± 0,8 Megawatt.
Kata kunci : fiber, cangkang sawit, boiler, kalori, komposisi bahan bakar, parameter satuan boiler.

## Abstract
This study discusses the percentage comparison of fiber and palm shell fuel mixtures by having several different percentages, so that the best percentage of fuel for boiler performance is obtained. In this case the calorific value of the fuel plays an important role in determining the efficiency of the boiler, where the higher the calorific value, the less fuel is used. So that it greatly affects the performance of the boiler and is more economical in saving fuel. Retrieval of boiler data at PKS PTPN V Sei Galuh. In the form of fuel composition and boiler unit parameters obtained using water and steam properties software which is then carried out research to find the best percentage of  boiler  fuel.  Based  on  the  results  of  the  research  that  has  been  done,  the  best  results  are  obtained  at  the percentage of 75% fiber fuel and 25% palm shell with 86% efficiency, fuel consumption of 759 kg/hour, boiler capacity of 40.091,8 kg/hour, consumption combustion air of 8.500,401 kg.air/kg.fuel, and the heat generated is 23.213.235,24 kcal/hour or 23.21×10 6 kcal/hour. With the results of this study, the boiler can produce electrical energy of ± 1 Megawatt with electricity requirements to run the entire performance of the machine for one day of ± 0,8 Megawatts.
Keywords: fiber, palm shell, boiler, calories, fuel composition, boiler unit parameters.

## 1. Pendahuluan
Kelapa  sawit  merupakan  salah  satu  komoditi  hasil perkebunan yang menjadi andalan Indonesia saat ini untuk  mendatangkan  devisa  negara.  Sejalan  dengan semakin  meningkatnya  produksi  kelapa  sawit  dari tahun  ke tahun, maka akan terjadi pula peningkatan volume limbahnya, baik berupa limbah padat maupun limbah  cair  [1].  Limbah  padat  kelapa  sawit  dapat berupa  tandan  kosong,  cangkang  kelapa  sawit,  dan fiber (serabut),  sedangkan  limbah  cairnya  berupa bahan-bahan organik dengan kadar yang tinggi [2].
Kemajuan  teknologi  dan  industri  proses  produksi disusul  dengan perkembangan zaman saat  ini. Ketel uap, hampir sekitar 80% perusahaan-perusahaan yang bergerak  di  bidang  sektor  pertambangan  dan
perminyakan  tetap  dominan  menggunakannya, dikarenakan tidak jarang dipergunakan dalam mesin untuk memproduksi bahan industri langsung maupun tidak  langsung  [3].  Ketel  uap  sendiri  merupakan wadah terkunci sangat rapat, di mana kalor dari hasil pembakaran  dialirkan  ke  air  hingga  terbentuknya suatu  uap  panas  ( steam ).  Cangkang  sawit  dan fiber kelapa sawit merupakan salah satu jenis bahan bakar padat yang digunakan pada boiler . Bahan bakar fiber adalah  bahan  bakar  padat  yang  berbentuk  seperti serabut [4]. Serabut terdapat di bagian kedua di buah kelapa  sawit  setelah  cangkang  buah  kelapa  sawit. Sedangkan bahan bakar cangkang adalah bahan bakar padat  yang  berbentuk  seperti  batok  kelapa  yang terpecah-pecah. Dapat diketahui bahwa syarat bahan
bakar boiler haruslah memiliki nilai panas yang cukup untuk mengubah air menjadi uap [5].
PT Perkebunan Nusantara V merupakan Badan Usaha Milik  Negara  (BUMN)  perkebunan  sawit  yang didirikan  tanggal  11  Maret  1996  sebagai  hasil konsolidasi  kebun  pengembangan  PTP  II,  PTP  IV, PTP  V  di  Provinsi  Riau,  secara  efektif  perusahaan mulai beroperasi sejak tanggal 9 April 1996 dengan kantor pusat di Pekanbaru. PT Perkebunan Nusantara
V  Sei  Galuh  terletak  di  Kecamatan  Sei  Galuh, Kabupaten  Kampar,  Riau.  Karena  mesin  sudah beroperasi cukup lama, tetapi belum pernah dilakukan kajian  tentang persentase perbandingan bahan  bakar cangkang dan fiber terhadap unjuk kerja boiler [6].
Boiler atau  ketel  uap  merupakan  bejana  tertutup  di mana  panas  pembakaran  dialirkan  ke  air  sampai berbentuk  air  panas  atau steam berupa  energi  kerja [7]-[9].  Proses  perubahan  air  menjadi  uap  terjadi dengan memanaskan air yang berada di dalam pipa- pipa  dengan  memanfaatkan  panas  dari  hasil pembakaran  bahan  bakar.  Pembakaran  dilakukan secara  kontinu  di  dalam  ruang  bakar  dengan mengalirkan  bahan  bakar  dan  udara  dari  luar [10],[11].  Uap  yang  dihasilkan boiler adalah  uap superheat dengan  tekanan  dan  suhu  yang  tinggi.
Jumlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindahan panas, laju aliran, dan panas pembakaran yang diberikan [12].
Gambar 1. Skematis instalasi kelengkapan standar boiler [8].
Fiber (Gambar  2)  adalah  limbah  sawit  yang dihasilkan  dari  hasil  pengolahan  pemerasan  buah sawit pada saat proses kempa ( press ) yang berbentuk pendek  seperti  benang  dan  berwarna  kuning kecokelatan.  Setiap  pengolahan  1  ton  TBS menghasilkan 120 kg atau 12% dari hasil pengolahan per ton. Fiber dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk boiler dan mempunyai nilai kalor sekitar 2.637 kkal/kg-3.998 kkal/kg. Kajian tentang nilai kalor fiber sebesar  3872  kkal/kg  telah  dilakukan  [13].  Kajian mengenai pemanfaatan limbah padat dari perkebunan kelapa  sawit  telah  dilakukan,  didapatkan  nilai  kalor fiber sebesar 3.500 kkal/kg [14].
Gambar 2. Fiber kelapa sawit [14].
Cangkang  merupakan  limbah  yang  dihasilkan  dari proses  pemrosesan  kernel  inti  sawit  dengan  bentuk seperti  tempurung  kelapa,  namun  berbentuk  kecil. Setiap  pengolahan  1  ton  TBS  menghasilkan  50  kg atau 5% dari hasil pengolahan per ton dan cangkang mempunyai nilai kalor  3.500 kkal/kg-4.100 kkal/kg. Kajian  tentang  analisis  nilai  kalor  cangkang  kelapa sawit  telah  dilakukan,  didapatkan  nilai  kalor  4.580 kkal/kg  [15].  Kajian  mengenai  pemanfaatan  limbah padat dari  perkebunan kelapa  sawit telah dilakukan, didapatkan nilai kalor cangkang sebesar 4.115 kkal/kg [15]. Cangkang adalah sejenis bahan bakar padat yang berwarna  hitam  berbentuk  sepeti  batok  kelapa  agak bulat, terdapat pada bagian dalam buah kelapa sawit yang diselubungi oleh serabut.
Gambar 3. Cangkang kelapa sawit [15].

## 2. Metode
Diagram  alir  kajian  ditunjukkan  pada  Gambar  4 berikut.
Gambar 4. Diagram alir.
Lakukan pengisian air umpan ( feed water ) ke boiler begitu  juga  dengan  ventilasi  udara  dan  sistemnya. Pastikan feed water level gauge dan pressure gauges bekerja  dengan  normal,  cek  sistem  pipa  dari kebocoran. Lakukan pengecekan level air boiler .
Buka semua kran sistem bahan bakar. Pastikan sistem ventilasi udara dan bahan bakar siap dioperasikan, cek sistem bahan bakar dari kebocoran. Pastikan pompa bahan  bakar  dan  sistem  udara  pembakaran  berjalan normal.
Lakukan  pemeriksaan  saat  pembakaran  terjadi. Lakukan pengecekan warna, tingkat pengabutan, dan stabilitas penyalaan pembakaran. Jika terjadi masalah, segera  hentikan  pembakaran  dan  cek  tekanan  serta suhu minyak. Periksa sistem dari kebocoran.
Lakukan blow  down sesuai  dengan  prosedur  hasil pemeriksaan  air  umpan boiler di  laboratorium.  Bila hasil pemeriksaan total solid tinggi, maka dilakukan blow  down setiap  2  jam  sekali  (atau  sesuai  dengan aturan  masing-masing  pabrikan  pembuat).  Lakukan drain gelas  penduga  ( level  glass )  minimum  2  jam sekali atau sesuai dengan aturan pada masing-masing manual  yang  ada.  Tulis  kondisi  operasi boiler pada log  sheet yang  disediakan  setiap  jam.  Lakukan pengaturan-pengaturan operasi dengan setting sesuai
yang dikehendaki, sehingga operasi dapat berlangsung dengan efisiensi yang maksimum. Mulai pengambilan  data  pada  alat  ukur  BM  Fixed  Grate Water Tube Boiler.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari  Gambar  5  di  bawah  ini,  dapat  dilihat  bahwa semakin kecil persentase campuran bahan bakar fiber atau semakin besar campuran bahan bakar cangkang, maka konsumsi bahan bakarnya semakin meningkat. Hal  tersebut  terjadi  karena  adanya  suatu  perbedaan dari  entalpi  uap superheater ( h s )  dan  nilai  kalor rendah (LHV) yaitu semakin dominannya persentase penggunaan bahan bakar fiber yang digunakan dalam proses  pembakaran,  maka  nilai  entalpi  uap superheater ( h s ) dan nilai kalor rendah (LHV) yang dihasilkan  akan  semakin  meningkat,  sehingga persentase bahan bakar pada proses pembakaran lebih penting  daripada  hanya  sekedar  banyaknya  (berat) dari suatu bahan bakar pembakaran. Oleh sebab itu, konsumsi  bahan  bakar fiber dan  cangkang  dengan persentase 75% dan 25% mampu menghasilkan kalor yang  lebih  tinggi  daripada  persentase  bahan  bakar fiber dan  cangkang yakni  70%  dan  30%,  serta  65% dan  35%.  Akan  tetapi,  persentase  bahan  bakar  75% dan  25%  memiliki  durasi  waktu  pembakaran  yang singkat  yaitu ±35 menit, sedangkan pada  persentase 70% dan 30% memiliki durasi waktu pembakaran ±50 menit,  serta  65%  dan  35%  memiliki  durasi  waktu pembakaran ±70 menit.
Gambar 5. Grafik persentase campuran bahan bakar fiber dan cangkang terhadap konsumsi bahan bakar.
Dari  Gambar  6  di  bawha  ini,  dapat  dilihat  bahwa semakin kecil persentase campuran bahan bakar fiber, maka  kapsitas boiler akan  semakin  menurun.  Hal tersebut  terjadi  karena  adanya  perbedaan  pada konsumsi bahan bakar ( W f ) dan perbedaan pada nilai kalor rendah (LHV) yaitu semakin banyak pemasukan bahan  bakar  yang  masuk  ke  dalam boiler ,  sehingga pada  proses  pemasukan  bahan  bakar  yang  terjadi kurang dari 1 jam dalam proses pembakarannya akan semakin  lebih  besar  nilai  kalor  rendah  (LHV)  yang dihasilkan,  sehingga  berdampak  pada  naiknya kapasitas boiler . Oleh sebab itu, hasil persentase fiber 75% dan 25% mampu menghasilkan kapasitas boiler yang  lebih  tinggi  daripada  persentase  bahan  bakar
fiber 70% dan cangkang 30%. Akan tetapi, durasi dari setiap  kapasitas boiler yang  dihasilkan  akan  sangat bergantung  (sejalan)  dengan  lamanya  paruh  waktu yang  dimiliki  pada  proses  pembakaran  dari  setiap persentase bahan bakarnya.
Gambar 6. Grafik persentase campuran bahan bakar fiber dan cangkang terhadap kapasitas boiler.
Dari  Gambar  7  di  bawah  ini,  dapat  dilihat  bahwa semakin kecil persentase campuran bahan bakar fiber , maka  konsumsi  udara  pembakaran  akan  semakin meningkat.  Hal  tersebut  terjadi  karena  adanya perbedaan  pada  nilai  komposisi  bahan  bakar cangkang  yang  semakin  meningkat  serta  sejalannya dengan  peningkatan  konsumsi  bahan  bakar  ( W f ), sehingga bahan bakar cangkang sebagai bahan bakar pendukung  tidak  dapat  menghasilkan  energi  kalor yang  cukup  besar  seperti  halnya  bahan  bakar fiber yang mudah terbakar layaknya bahan bakar cair/gas. Oleh  karena  itu,  kebutuhan  udara  pembakaran  akan semakin besar jika persentase bahan bakar cangkang semakin  meningkat  agar  mendukung  proses pembakaran bahan bakar cangkang untuk mendapatkan  energi  kalor  yang  sesuai  dengan kebutuhan kinerja boiler . Oleh sebab  itu, pada hasil persentase fiber 75%  dan  cangkang  25% membutuhkan  konsumsi  udara  pembakaran  tidak sebanyak persentase fiber 70% dan 30%, serta fiber 65% dan cangkang 35%.
Gambar 7. Grafik persentase campuran bahan bakar fiber dan cangkang terhadap konsumsi udara pembakaran.
Dari  Gambar  8  di  bawah  ini,  dapat  dilihat  bahwa semakin kecil persentase campuran bahan bakar fiber , maka  panas  yang  dihasilkan boiler ( Q )  semakin
menurun.  Hal  tersebut  terjadi  karena  adanya perbedaan  nilai  kapasitas boiler yang  dihasilkan. Dengan adanya perbedaan nilai kapasitas boiler yang dihasilkan dikarenakan variasi campuran bahan bakar fiber dan  cangkang  yang  digunkan,  sehingga berdampk  signifikan  terhadap  energi  panas  yang dihasikan  ( Q ).  Dengan  demikian,  semakin  besar persentase  bahan  bakar fiber yang  digunakan,  akan semakin meningkatkan energi panas yang dihasilkan. Oleh  sebab  itu,  konsumsi  bahan  bakar fiber dan cangkang  dengan  persentase  75%  dan  25%  mampu menghasilkan panas yang dihasilkan ( Q ) yang lebih tinggi  daripada  persentase  bahan  bakar fiber dan cangkang 70% dan 30%, serta 65% dan 35%.
Gambar 8. Grafik persentase campuran bahan bakar fiber dan cangkang terhadap panas yang dihasilkan (Q).
Dari  Gambar  9  di  bawah  ini,  dapat  dilihat  bahwa semakin kecil persentase campuran bahan bakar fiber atau semakin besar campuran bahan bakar cangkang, maka  efisiensi boiler yang  dihasilkan  akan  semakin menurun.  Hal  tersebut  terjadi  karena  adanya  suatu perbedaan dari hasil kapasitas boiler , konsumsi bahan bakar,  dan  nilai  kalor  rendah  (LHV)  yaitu  semakin besar nilai dari kapasitas boiler dan nilai kalor rendah (LHV)  yang  mengacu  pada  konsumsi  bahan  bakar dengan semakin meningkatnya persentase penggunaan  bahan  bakar fiber yang  dapat  mudah menghasilkan  energi  kalor  dalam  suatu  proses pembakaran akan berdampak signifikan pada naiknya nilai efisiensi boiler yang dihasilkan. Oleh sebab itu, konsumsi  bahan  bakar fiber dan  cangkang  dengan persentase fiber 75%  dan  cangkang  25%  mampu menghasilkan  efisiensi boiler yang  lebih  tinggi daripada  persentas  bahan  bakar fiber 70%  dan cangkang 30%,  serta fiber 65% dan cangkang 35%. Dengan demikian hasil efisiensi yang diperoleh boiler dapat  menghasilkan  energi  listrik  untuk  kebutuhan seluruh  kinerja  mesin  sebanyak  ±1  megawatt  = 1.000.000  watt.  Sedangkan  energi  listrik  yang dibutuhkan  dalam  menjalankan  seluruh  operasional kinerja  mesin  di  PKS  PTPN  V  Sei  Galuh  sebanyak ±0,8 megawatt = 800.000 watt.
Gambar 9. Grafik persentase campuran bahan bakar fiber dan cangkang terhadap efisiensi boiler.

## 4. Kesimpulan
Dari hasil campuran bahan bakar fiber dan cangkang sawit  yang  memiliki  unjuk  kerja boiler yang  paling baik  adalah  pada  persentase  bahan  bakar fiber 75% dan cangkang 25%, di mana diperoleh nilai efisiensi tertinggi sebesar 86%. Dengan nilai konsumsi bahan bakar  sebesar  759  kg/jam,  nilai  kapasitas boiler tertinggi  sebesar  40.918,8  kg/jam,  nilai  konsumsi udara  pembakaran  terendah  sebesar  8.500,401 kg.udara/kg.bahan  bakar,  dan  nilai  panas  yang dihasilkan tertinggi sebesar 23.213.235,24 kkal/jam / 23,21×10 6 kkal/jam.  Dengan  itu  dari  hasil  kajian variasi  campuran  bahan  bakar boiler dengan persentase fiber 75%  dan  cangkang  25% mendapatkan  hasil  unjuk  kerja boiler yang  paling baik.

## Daftar Pustaka
[1] Abdul  Latif.  (2022).  Analysis  o l f  the l Wo l rk Pe l rfo l rmance l o l f the l Ste l rilize l r o l f Crude l Palm O l il Je l nis-Je l nis Ste l rilize l r. 6(1), 39–50.
[2] Asmudi.  (2022).  Analisa  Unjuk  Ke l rja  Bo l ile l r Te l rhadap  pe l nurunan  Daya  pada  PLTU.PT Indo l ne l sia Po l we l r UBP Pe l rak.
[3] Fachrul  Aldi.  (2022).  Analisis  Kapasitas  Air Te l rhadap  Pro l duksi  Uap  dan  Ko l nsumsi  Bahan Bakar pada Mini Bo l ile l r Tipe l Pipa Api.
[4] Fitriyan, 2022. (2022). Nilai Overall Equipment Effectiveness  Pada  Boiler  Babcock  SFB  40  di PT. X.
[5] Ginanjar,  T.  (2020).  Analisa  Ke l butuhan  Bahan Bakar Bo l ile l r De l ngan Me l lakukan Uji Kalo l ri Pada Pabrik  Ke l lapa  Sawit  Pt.  Se l nto l sa  Prima  Agro l . Jurnal
mahasiswapro l dite l knikme l sin. https://jurnal.untan.ac.id/inde l x.php/jtm/article l /v ie l w/36930.
[6] Hafiz. (2020). Tugas Akhir Tugas Akhir. Jurnal E l ko l no l mi Vo l lume l 18, No l mo l r 1 Mare l t201, 2(1), 41–49.
[7] Irfan.  (2022).  Analisa  Po l te l nsi  Pe l manfaatan Sampah Ano l rganik Me l njadi E l ne l rgi Listrik.
[8] Khalid,  M.  (2021).  SKRIPSI  O l le l h :  ANDA LE l SMANA FAKULTAS TE l KNIK UNIVE l RSITAS  ME l DAN  ARE l A  ME l DAN
SKRIPSI  Diajukan  se l bagai  Salah  Satu  Syarat
untuk  Me l mpe l ro l le l h  Ge l lar  Sarjana  di  Pro l gram Studi Te l knik Me l sin Fakultas Te l knik Unive l rsitas Me l dan  Are l a  O l le l h :  ANDA  LE l SMANA FAKULTAS TE l KNIK ME l D.
[9] Nasikin.  (2021).  Analisa  Pe l ngaruh  Nilai  Kalo l r Bahan  Bakar  Fibre l Dan  Cangkang  Te l rhadap E l fisie l nsi Bo l ile l r Pipa Air. Nasikin, 2013–2015.
[10] Re l dha Miadi, 2022. (2022). 3 Tahun Availability Kinerja  Boiler  Pada  PKS  Sumatera  Makmur Lestari Sei Pejangki kab. Inhu Riau.
[11] Rijal, S. (2022). Analisa Ke l hilangan Panas Pada Bo l ile l r  Type l Sfw  7000 Di Pt . So l cfindo l Ke l bun Se l unagan. 7, 129–136.
[12] Rizal  Dwi.  (2022).  Untuk  me l mpe l ro l le l h  ge l lar Sarjana Te l rapan Pe l layaran pada Po l lite l knik Ilmu Pe l layaran Se l marang O l le l h Rizal Dwi Priyanto l ro l Pro l gram Studi Te l knika Diplo l ma IV.
[13] Safri  Gunawan,  2022.  (2022).  Analisa Pe l rbandingan Kine l rja Bo l ile l r Tanpa dan De l ngan Me l nggunakan  Glasswo l ll  se l bagai  Iso l lato l r Co l mpariso l n  Analysis  o l f  Bo l ile l r  Pe l rfo l rmance l Witho l ut and With Glasswo l ll as Iso l lato l r me l njadi uap  be l rte l kan  tinggi  .  Te l mpe l ratur  air  bo l ile l r be l rkisar  antara  250-300  o l F  ni.  6(2),  208–215. https://do l i.o l rg/10.31289/jme l mme l .v6i2.7396.
[14] Siswanto l , 2022. (2022). Analisis E l fisie l nsi Wate l r Tube l Bo l ile l r  Be l rbahan  Bakar  Fibe l r  Dan Cangkang  Sawit  di  PT  Dhamasraya  Palma Se l jahte l ra. 5(2), 46–51. https://do l i.o l rg/10.33087/je l pca.v5i2.74
[15] Suwandi.  (2022).  Analisa  Unjuk  Ke l rja  Bo l ile l r Kapasitas  45  To l n  Uap/Jam  di  PT.Ro l hul  Sawit Industri.